ĆWICZENIE NR 5 Badanie obwodów R L C

ĆWICZENIE NR 5
Badanie obwodów R L C
I.
II.
III.
IV.
Zagadnienia teoretyczne:
1. Prądy zmienne – własności ogólne.
2. Teoria obwodu prądu zmiennego z przedstawieniem graficznym na
płaszczyznie liczb zespolonych.
3. Moc prądu zmiennego, bilans energii w obwodzie drgającym.
4. Składanie drgań wzajemnie prostopadłych.
5. Rezonans w obwodach prądu sinusoidalnego.
6. Drgania tłumione i wymuszone.
7. Tłumienie i dobroć obwodu.
Literatura:
1. F.Kaczmarek – II Pracownia Fizyczna PWN – Warszawa 1976.
2. R.Śledziewski – Elektronika dla studentów Fizyki PWN-Warszawa 75.
3. E.N.Lurch - Podstawy techniki elektronicznej – PWN Warszawa 1974.
4. T.Cholewicki – Elektronika teoretyczna.
5. P.Gray,C.Searle - Podstawy elektroniki.
6. H.Szydłowski – Pracownia fizyczna.
7. E.Purcell – Elektryczność i magnetyzm.
8. A.Piekara – Elektryczność i magnetyzm.
9. Crowford – Fale.
10. J.Rydzewski – Oscyloskop elektroniczny.
Przyrządy:
Generator mocy PO-21, generator funkcyjny G-432, mostek RLC E-314,
Oscyloskop, miernik uniwersalny, indukcyjność dekadowa, pojemność
dekadowa, oporność dekadowa.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Zestawić wg. rys.1 obwód szeregowy R,L,C i przedstawić go
prowadzącemu zajęcia. Po sprawdzeniu włączyć układ. Ustawić
następujące parametry na poszczególnych elementach układu:
R = 100Ω, L = 0,05 – 0,1H , C = 5 – 10 nF , na woltomierzu zakres 50V,
napięcie wyjściowe na generatorze Ug = 0.
a) Zwiększyć nieco napięcie wyjściowe Ug = 0, doprowadzić
układ do rezonansu i ustawić napięcie na woltomierzu U = 50V tym
samym pokrętłem. Zdjąć krzywą rezonansową U = f(ω) zmieniając
tylko częstotliwość na generatorze.
b) Ponownie doprowadzić układ do rezonansu i zwiększając tylko
opór ustawić na woltomierzu napięcia kolejno: 40, 30, 20, 10 V
i przy tych wartościach zdejmować krzywą rezonansową U = f(ω)
notując ustawiany opór.
c) Przy pomocy mostka RLC zmierzyć opór omowy ustawionej
indukcyjności i uwzględnić przy opracowywaniu wyników.
2. Zestawić układ wg. rys.2.
Dla ustalonych wcześniej parametrów RLC lub innej kombinacji,
metodą elipsy wyznaczyć przesunięcie fazy napięcia na pojemności Uc
względem napięcia na generatorze Ug w funkcji częstotliwości.
3. Zestawić układ wg rys.2 , ale zamiast generatora mocy PO-21 wpinamy
generator funkcyjny G-423 dający prostokątny przebieg napięcia i
ustawiamy na nim częstotliwość f = 100Hz. Usuwamy z obwodu
przewód koncentryczny łączący płytki odchylania poziomego
oscyloskopu. Na oscyloskopie włączamy generator odchylania
poziomego. Dobieramy wielkości R,L,C tak aby otrzymać drgania
tłumione o co najmniej 4 amplitudach dla oporów kolejno R = 100, 200,
300, 400 i 500 Ω . Zmierzyć wysokość 4-ch kolejnych amplitud dla tych
oporów.
V.
Opracowanie wyników:
1. Przedstawić graficznie na wspólnym wykresie zaleŜność napięcia w
funkcji częstotliwości U = f(ω) dla poszczególnych oporów.
2. Obliczyć z wykresu dobroć obwodu dla poszczególnych oporów i
przedstawić graficznie zaleŜność dobroci w funkcji oporu O = f(R).
3. Przedstawić na wykresie przesunięcie fazowe na pojemności C w
funkcji częstotliwości φ = f(ω).
4. Obliczyć logarytmiczny dekrement tłumienia i przedstawić go na
wykresie w funkcji oporu = f(R).
5. Uwzględnić niepewności pomiarowe i przedyskutować otrzymane
rezultaty.